Đồ án thiết kế xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn (Hust)

Đặt vấn đề 2 CHƯƠNG 1. Giới thiệu về ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn và các vấn đề môi trường 3 1.1 Giới thiệu về công nghệ chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam 3 1.1.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp 4 1.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề 5 1.2 Đặc điểm nước thải chế biến tinh bột sắn 6 1.3 Ảnh hưởng nước thải chế biến tinh bột sắn tới môi trường và con người 7 CHƯƠNG 2. Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn và lựa chọn phương án xử lý nước thải 8 2.1 Yêu cầu chung 8 2.2 Công nghệ xử lý kết hợp keo tụ và aerotank 8 2.3 Công nghệ xử lý kết hợp UASB và aerotank 10 2.4 Công nghệ xử lý bằng hồ sinh học 11 2.5 Cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải của cơ sở chế biến tinh bột sắn công suất 100 tấn tinh bột ngày 12

MỤC LỤC Đặt vấn đề CHƯƠNG Giới thiệu ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn vấn đề môi trường 1.1 Giới thiệu công nghệ chế biến tinh bột sắn Việt Nam 1.1.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp 1.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn làng nghề 1.2 Đặc điểm nước thải chế biến tinh bột sắn 1.3 Ảnh hưởng nước thải chế biến tinh bột sắn tới môi trường người CHƯƠNG Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn lựa chọn phương án xử lý nước thải 2.1 Yêu cầu chung 2.2 Công nghệ xử lý kết hợp keo tụ aerotank 2.3 Công nghệ xử lý kết hợp UASB aerotank 10 2.4 Công nghệ xử lý hồ sinh học 11 2.5 Cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải sở chế biến tinh bột sắn công suất 100 tinh bột/ ngày 12 2.5.1 Lựa chọn thông số thiết kế 12 2.5.2 Cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải sở chế biến tinh bột sắn13 CHƯƠNG Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải sở chế biến tinh bột sắn công suất 100 tinh bột/ ngày 16 3.1 Lưu lượng tính tốn 16 3.2 Bể điều hịa 16 3.2.1 Kích thước bể 16 3.2.2 Lưu lượng khí cần cấp bể điều hịa: 16 3.2.3 vào bể 3.2.4 Tính tốn đường ống cấp nước thải công suất bơm nước thải 18 Hiệu suất xử lý chất hữu bể điều hòa 18 3.3 Bể lắng 19 3.4 Bể UASB 22 3.4.1 Kích thước xây dựng bể 23 3.4.2 Tính tốn vùng lắng 23 3.4.3 Tính tốn chắn khí hướng dịng 24 3.5 3.6 3.4.4 Tính tốn máng thu nước 24 3.4.5 Tính tốn lượng khí sinh ống thu khí 25 3.4.6 Tính tốn hệ thống phân phối nước bể 25 3.4.7 Tính lượng bùn sinh ống thu bùn 26 3.4.8 Kiểm tra hàm lượng N P bể UASB 28 Bể aerotank 29 3.5.1 Các thông số đầu vào đầu bể aerotank: 29 3.5.2 Các thơng số tính tốn lựa chọn: 29 3.5.3 Thể tích bể Aerotank 29 3.5.4 Kiểm tra số thông số bể aerotank 30 3.5.5 Lượng bùn sinh ngày 30 3.5.6 Lượng khơng khí cần thiết cho q trình cấp khí 32 3.5.7 Lựa chọn bơm nước thải khỏi bẻ máy khuấy chìm 36 Bể lắng Tài liệu tham khảo 39 41 Đặt vấn đề Hiện Việt Nam nước xuất tinh bột sắn đứng thứ giới, sau Indonesia Thái Lan Cả nước có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn qui mô lớn, công suất 50 – 200 tinh bột sắn/ ngày 4000 sở chế biến thủ công [4] Tinh bột sắn ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, công nghiệp chất kết dính, dược phẩm, cơng nghiệp thực phẩm [1] Tinh bột sắn đóng góp vai trị quan trọng phát triển chung kinh tế nước ta năm 2020, kim ngạch xuất mặt hàng ước đạt 2,1 triệu với giá trị 850 triệu USD tạo hàng nghìn việc làm cho người lao động [7] Tuy nhiên, trình sản xuất tinh bột từ sắn tươi có nhu cầu sử dụng nước lớn, định mức khoảng 5-6m3/ củ tươi, tương đương 25-40 m3/ sản phẩm tùy thuộc vào công nghệ khác Lượng nước thải chế biến tinh bột sắn chiếm khoảng 80- 90% lượng nước sử dụng [3] Nước thải từ trình chế biến tinh bột sắn có giá trị COD khoảng 11 000 15 000 mg/l; BOD5 khoảng 4000- 9000 mg/l, SS 1360- 2000 mg/l, tổng nito 122- 270 mg/l tổng photpho 24- 31 mg/l [3] Bên cạnh đó, loại nước thải cịn có xuất hợp chất cyanide, vốn hợp chất độc người động vật [1] Chính đặc tính trên, việc xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn trước xả thải để tránh tác động tiêu cục tới môi trường người vô cần thiết Đối với sở sản xuất tinh bột sắn quy mơ cơng nghiệp, tình trạng nhiễm môi trường chế biến tinh bột sắn mức báo động Hiện ước tính có khoảng 10% nhà máy có hệ thống xử lý nước thải 10% số chưa đạt yêu cầu [3] Trong đó, làng nghề chế biến tinh bột sắn hầu hết chưa có hệ thống xử lý nước thải, lượng nước chủ yếu đổ trực tiếp hệ thống kênh rạch chung sông Đồ án thực nhằm tìm hiểu, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn lưu lượng 100 tinh bột/ngày đáp ứng tiêu chuẩn nước thải đầu theo QCVN 63:2017/BTNMT cột B (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải chế biến tinh bột sắn) CHƯƠNG Giới thiệu ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn vấn đề môi trường 1.1 Giới thiệu công nghệ chế biến tinh bột sắn Việt Nam Q trình sản xuất tinh bột sắn chia thành giai đoạn sau [1]: Rửa gọt vỏ củ để loại bỏ đất dính vào củ lớp biểu bì bảo vệ Nạo nghiền để phá vỡ cấu trúc tế bào, làm vỡ thành tế bào nhằm giải phóng tinh bột thành hạt riêng biệt không bị hư hại khỏi thành phần không tan khác Sàng, lọc trích ly để phân tách phần bột nhão nghiền nhỏ thành hai phần- phần xơ bỏ phần sữa tinh bột Tinh loại bỏ nước để tách hạt tinh bột rắn khỏi huyền phù chúng nước nhờ lắng đọng ly tâm Sấy khô để loại bỏ ẩm từ bánh tinh bột ẩm thu giai đoạn phân tách nhằm giảm độ ẩm từ 34-35% xuống 12-14% Giai đoạn kết thúc gồm tán bột, sàng đóng vào bao Trong sắn, ngồi tinh bột (60%) cịn có thành phần chất khơ khác như: chất xơ, chất hịa tan, chất tạo màu… Vì nhiệm vụ trình sản xuất tinh bột sắn lấy tinh bột tới mức tối đa cách phá vỡ tế bào giải phóng tinh bột tách tinh bột khỏi chất hòa tan chất khơng hịa tan khác Ở Việt Nam, có loại hình sản xuất tinh bột sắn sản xuất theo quy mô công nghiệp làng nghề Điểm khác lớn cơng nghệ hai loại hình nằm công đoạn lọc lấy tinh bột Trong làng nghề, trình lọc chủ yếu lọc thủ công (dùng lưới lọc) dùng máy lọc, quy mơ cơng nghiệp, họ sử dụng cơng nghệ đại trích ly để loại bỏ phần bã sắn Điểm khác dẫn tới lưu lượng thành phần nước thải khác ứng với loại hình sản xuất Tuy có điểm khác công nghệ sản xuất nước thải từ hai loại hình sản xuất chia làm dịng [4]: - Dịng thải 1: nước thải sau phun vào guồng rửa sắn củ để loại bỏ chất bẩn vỏ ngồi củ sắn Loại nước thải có lưu lượng thấp (khoảng – 2,5m3 nước thải/tấn sắn củ với công nghệ làng nghề 10m3 nước thải/tấn sắn củ với công nghệ nhà máy), chủ yếu chứa chất sa lắng nhanh (vỏ sắn, đất, cát, …) Do với nước thải loại cho qua song chắn, để lắng quay vòng nước giai đoạn rửa Lượng từ giai đoạn chiếm khoảng 30% tổng lượng nước sử dụng - Dòng thải 2: nước thải q trình lọc sắn, loại nước thải có lưu lượng lớn (4,5 – 5m3 nước thải/tấn sắn củ với công nghệ làng nghề 12 - 20m3 nước thải/tấn sắn củ với cơng nghệ nhà máy), có hàm lượng chất hữu cao, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, pH thấp (3,5 – 4), hàm lượng xyanua cao, mùi chua, màu trắng đục Lượng nước chiếm khoảng 70% lượng nước sử dụng 1.1.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp Công nghệ sản xuất tinh bột sắn nhà máy chế biến tinh bột quy mô lớn Việt Nam chủ yếu nhập ngoại từ Thái Lan, Trung Quốc, Hàn Quốc Một số nhà máy áp dụng công nghệ Thái Lan nhà máy tinh bột sắn DakLak, Việt Nam Tapioca (Tây Ninh), , công nghệ Trung Quốc nhà máy tinh bột sắn Thừa Thiên Huế Cả nước có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn qui mô lớn, công suất 50 - 200 tinh bột sắn/ ngày Nước thải (Dòng thải 1) Nước thải (Dòng thải 1) Nước thải (Dòng thải 2) Nước thải (Dịng thải 2) a) b) Hình STYLEREF \s SEQ Hình \* ARABIC \s 1 Sơ đồ công nghệ chế biến TBS [3] (a) công nghệ Thái Lan; (b) công nghệ Trung Quốc Nhận xét: Điểm khác lớn hai công nghệ phần nước từ q trình ly tâm công nghệ Trung Quốc tiếp tục tuần hồn lại cho q trình trích ly, Thái Lan, loại nước không sử dụng lại Sự khác biệt giúp lưu lượng nước thải cơng nghệ Trung Quốc so với cơng nghệ Thái Lan 1.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn làng nghề Các làng nghề chế biến tinh bột sắn phương pháp thủ công hình Quá trình sản xuất gián đoạn, thiết bị thô sơ không đồng nên mức độ giới hóa thấp, hiệu thu hồi tinh bột khơng cao Cả nước có 4000 sở chế biến thủ công Một số làng nghề chế biến tinh bột sắn sử dụng cơng nghệ kể đến Phú Hưng (Bình Định) hay Dương Liễu (Hoài Đức, Hà Nội) Sắn củ Nước sạch, điện Rửa, bóc vỏ Vỏ, tạp chất Nước thải (dịng thải 1) Điện Xay nghiền Nước sạch, điện Lọc, tách bã Bã sắn Lắng, tách bột Bột đen Nước sạch, điện Rửa bột Than Làm khơ Nước thải (dịng thải 2) Xỉ ướt Bột thành phẩm 1.2 Đặc điểm nước thải chế biến tinh bột sắn Hình STYLEREF \s SEQ Hình \* ARABIC \s Sơ đồ chế biến tinh bột sắn Lượng nước thải sinh từnghề trongkèm q trình làng dịng chế thảibiến [4] tinh bột sắn lớn, trung bình 25 – 38m3/tấn sản phẩm (đối với công nghệ nhà máy [3]) 10 – 13m3/tấn sản phẩm (đối với quy trình làng nghề [4]) Nước thải chế biến tinh bột sắn bao gồm thành phần hữu tinh bột có nguyên liệu củ sắn tươi nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho dòng nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Nước cho thấy: pH thấp, hàm lượng chất hữu vô cao, thể qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), chất dinh dưỡng chứa N, P, nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), … với số cao Đặc tính nước thải tinh bột sắn thể cụ thể bảng 1.1 Bảng 1.1 Đặc tính nước thải chế biến tinh bột sắn Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải Nước thải QCVN63:2017/B TNMT cột B [6] pH - [3] 3,5 – [4] 3,5 – SS mg/l 4000 4000 - 8000 100 BOD5 mg/l 4000 - 9000 6000 - 23000 50 COD mg/l 11000 - 15000 7000 - 40000 250 Tổng N mg/l 122-270 42 - 262 80 Tổng P mg/l 24-31 11 - 46 20 CN- mg/l 11-32 10 - 40 0,1 Lưu lượng m3/ sản phẩm 25-38 10-13 5,5 – Chú thích: ● Nước thải 1: Nước thải trình sản xuất tinh bột sắn quy mơ cơng nghiệp ● Nước thải 2: Nước thải trình sản xuất tinh bột sắn quy mô làng nghề Số liệu cho thấy khoảng cách dao động tiêu nước thải cao nhiều lần so với QCVN 63:2017/BTNMT cột B Đặc biệt, giá trị BOD loại nước thải cao gấp 140 – 150 lần so với quy chuẩn Việt Nam (7000 mg/l so với 50 mg/l), chứng tỏ nước thải trình chế biến tinh bột sắn có hàm lượng hữu cao Với quy mô sản xuất công nghiệp số BOD, COD SS nhỏ quy mô thủ công làng nghề lượng nước thải từ quy mô công nghiệp lại lớn quy mô thủ cơng 2-3 lần Đặc tính nước thải số nhà máy làng nghề chế biến tinh bột sắn thể bảng 1.2 Bảng 1.2 Đặc tính nước thải chế biến tinh bột sắn số nhà máy làng nghề Chỉ tiêu pH Đơn vị - Nước thải CN1 5,2 Nước thải CN2 4,3 Nước thải LN1 3,7 Nước thải LN2 2,6 QCVN63: 2017/B 5,5 – SS mg/l 10050 1554 1983 240 100 BOD5 mg/l 14200 5500 7734 4100 50 COD mg/l 21690 11000 14200 9021 250 Tổng N mg/l 297 130 260 302 80 Tổng P CN - mg/l 43 27 32 43 20 mg/l 17 14 26 31 0,1 Chú thích: ● Nước thải CN1: Nước thải nhà máy công ty TNHH Tinh Bột Hóa chất Quốc Gia Kalasin, Thái Lan [11] ● Nước thải CN2: Nước thải nhà máy công ty cổ phần sắn Sơn Sơn, Phú Thọ [2] ● Nước thải LN1: Nước thải làng nghề chế biến tinh bột sắn Cát Quế, Hà Nội [4] ● Nước thải LN2: Nước thải làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu, Hà Nội [4] 1.3 Ảnh hưởng nước thải chế biến tinh bột sắn tới môi trường người Các chất ô nhiễm nước thải tinh bột sắn không xử lý gây nhiều tác động tiêu cực tới người môi trường [4]: - Chất hữu nước thải chế biến tinh bột sắn tinh bột, đường, xenluloza, Thành phần hữu cao xuất hiện tượng phân hủy yếm khí gây thối nguồn nước làm chết hệ thủy sinh, gây ô nhiễm khơng khí xung quanh phát tán diện rộng theo chiều gió - Chất rắn lơ lửng (SS) bao gồm cát, hạt tinh bột, … tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên thủy sinh; đồng thời gây cảm quan, bồi lắng lòng hồ, sơng, suối… - Axit HCN độc tố có vỏ sắn Khi chưa đào lên, củ sắn khơng có HCN tự mà dạng glucozit gọi phazeolutanin có cơng thức hóa học C10H17NO6 Sau sắn đào lên, tác dụng enzyme xianoaza mơi trường axit phazeolutanin phân hủy tạo thành glucoza, axeton axit HCN gây độc toàn thân cho người Khi ngâm sắn nước, HCN tan nước theo nước thải Nồng độ CN- nước thải khoảng 10-40 mg/l, CN - có liều lượng gây chết trung bình (LD50) 0,3 mg/kg thể người (Theo Tổng cục bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ) CHƯƠNG Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn lựa chọn phương án xử lý nước thải 2.1 Yêu cầu chung Công nghệ xử lý cần: - Đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận - Đảm bảo mức an toàn trường hợp có dao động lưu lượng nồng độ chất nhiễm - Đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư chi phí vận hành phải tối ưu - Có khả sử dụng thời gian dài - Việc phân bố cơng trình xử lý phải phù hợp với diện tích đất chủ đầu tư cấp - Công nghệ chung: Các hạng mục song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hòa đưa vào để xử lý sơ loại nước thải Nước từ công đoạn sản xuất đưa qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất thơ có kích thước lớn đất, sỏi, Sau nước đưa qua bể lắng cát để loại bỏ cặn lớn đất, cát trình rửa, cắt, gọt nguyên liệu Nước thải đưa sang bể điều hòa để điều hòa lưu lượng ổn định thành phần Trong bể điều hịa, hệ thống sục khí có chức chống lắng cặn làm nhiệm vụ sục khí với tốc độ thổi khí 10-15l khí/phút/m3 Nước thải đầu vào Song chắn rác Bể lắng cát Sân phơi bùn Cát, sỏi,… Cơ sở xử lý chất thải rắn Máy thổi khí Bể điều hịa Hình STYLEREF \s SEQ Hình \* 2.2 Công nghệ xử lý kết hợp keo tụ aerotank Mô tả: Nước thải đưa qua bể keo tụ để tạo bơng, hóa chất sử dụng bể PAC Nước sau qua bể lắng để lắng tách chất lơ lửng Sau nước thải đưa qua xử lý hiếu khí bể aerotank, sau nước thải tách bùn bể lắng cấp II Để đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước thải ngồi mơi trường nước thải lắng bể lắng cuối Bùn từ bể lắng đưa đến bể nén bùn, bể nén bùn nước đưa bể điều hoà xử lý tiếp bùn đưa đến máy ép bùn để tách nước đem chôn lấp làm phân bón - Ưu điểm: Hiệu xử lý cao thích hợp với nước thải sản xuất tinh bột sắn - Nhược điểm: ● Giá thành xử lý phương pháp tương đối cao sử dụng nhiều hố chất ● Q trình keo tụ tương đối phức tạp, q trình keo tụ khơng tốt ảnh hưởng đến trình xử lý bể aerotank, ảnh hưởng đến mơi trường sử dụng hố chất keo tụ có hàm lượng kim loại ● Bùn từ q trình xử lý khơng tận dụng làm phân bón mà phải đem chơn lấp ● Sử dụng bể aerotank gây tốn nhiều lượng - `Công nghệ áp dụng nhà máy tinh bột sắn Văn Yên – Yên Bái, có hiệu suất đạt 80% Nước thải sau bể lắng cát Chơn lấp điều hịa, điều Máy thổiBểkhí chỉnh pH Bể phản ứng keo tụ Hóa chất keo tụ PAC Bể lắng cấp I Máy thổi khí Máy ép bùn Bể nén bùn Bể nén bùn Máy ép bùn Bể Aerotank Bể lắng cấp II Chôn lấp sử dụng làm phân bón Bể lắng cuối Nguồn tiếp nhận Đường bùn Đường nước Đường khí - Hình STYLEREF \s SEQ Hình \* ARABIC \s Sơ đồ hệ thống xử lý nước Phạm vi ứng dụng; Nước thải có hàm lượng chất hữu khơng q cao 10 Thông số đầu vào (mg/l) 323 813 220 40 Thông số đầu (mg/l) 50 250 100 40 3.7.2 Các thơng số tính tốn lựa chọn: Chọn tỷ số MLVSS : MLSS = 0,8 (lượng bùn hoạt tính có khả phân hủy sinh học /lượng bùn sinh ngày ) Chọn XMLVSS = 3500 mg MLSS/l = X Vậy XMLSS = 3500/0,8 = 4375 mg MLVSS /l Hệ số sản lượng tế bào 0,4 – 0,8 Chọn Y = 0,6 mg VSS /mg BOD5 (là số mg bùn hoạt tính sinh chuyển hóa 1mg BOD5 ) Hệ số phân hủy nội bào 0,025 – 0,075 Kd = 0,055 ngày-1 Độ tro cặn z = 0.2 Trong nước thải có đủ N:P vết kim loại cần thiết cho tế bào VSV phát triển Tuổi bùn θc = 10 (ngày) SVI (chỉ số thể tích lắng bùn) = 150 mg/l Nồng độ bùn hoạt tính tuần hồn = 10000 mg/l 10 Cặn lơ lửng đầu SS = 100 mg/l chứa 65% cặn hữu phân hủy BOD 3.7.3 Thể tích bể Aerotank V = = 754,84(m3) Tính tốn kích thước bể (LxBxH) - Chiều cao bể: Chọn: Chiều cao hữu ích bể: Hhi = 5,5 m Chiều cao bảo vệ bể: hbv = 0,5 m Vậy chiều cao tổng cộng bể: H = 5,5 + 0,5 = m - Diện tích bể là: (m2) - Kích thước đáy bể: Chọn: chiều dài chiều rộng (LxB) 16 8m Kích thước bể: L x B x H = 16 x x (m3) 3.7.4 Kiểm tra số thông số bể aerotank - Tỉ lệ F/M: Giá trị nằm khoảng cho phép: 0.2 – (bảng 6-1, [8]) - Thời gian lưu thủy lực bể aerotank: 29 - = = 0,3 (ngày) = 7,2 (h) Tải trọng thể tích bể aerotank: Giá trị nằm khoảng cho phép: 0,8 – 1,9 (bảng 6-1, [8]) - Tải trọng riêng bể aerotank: = = 0,26 ( kg BOD5/kg sinh khối.ngày) 3.7.5 Lượng bùn sinh ngày 3.7.5.1 Lượng bùn sinh ngày: - Tốc độ tăng trưởng bùn: [12] - Lượng bùn hoạt tính sinh khử BOD theo VSS ngày: - Tổng lượng lơ lửng sinh theo độ tro cặn z = 0,2: - Lượng bùn xả dư hàng ngày: Qxả = [8] Trong đó: Qxả: Dung dịch bùn xả (m3/ngày) V: thể tích bể (m3), V = 754,84 (m3) XT: Nồng độ chất rắn bay có bùn tuần hồn lại bể, XT = 0,8 x 10000 = 8000 (mg/l) X: Nồng độ bùn hoạt tính bể Aerotank (mg/l), X= 3500 (mg/l) Xra: Nồng độ chất rắn bay có bùn hoạt tính nước khỏi bể lắng 2, Xra = 100 x 0,8 = 80 (mg/l) Qra: Lưu lượng nước xử lí khỏi bể lắng (m3/ ngày), lấy Qra = Q = 2500 (m3) θc: Tuổi bùn, θc = 10 (ngày) => Qxả = = 8,02 (m3/ngày đêm) Xác định lượng bùn tuần hoàn lại bể Ta có phương trình cân vật chất sau: X x (Q + QT) = QT x XT Trong đó: QT: Lưu lượng hỗn hợp bùn tuần hồn lại (m3/h) => QT = x Q = x 104,17 = 81,02 (m3/h) - Hệ số tuần hoàn bùn α = = = 0,78 3.7.5.2 Công suất bơm bùn dư khỏi bể aerotank - Công suất bơm N= 30 Trong đó: x 10-5 kg/s Wb: lượng bùn xả hàng ngày, Qxả = 8,02 m3/ngày = 9,28 H: chiều cao cột áp, chọn H =10m : khối lượng riêng chất lỏng, = 1020 (kg/m3) : hiệu suất bơm, chọn = 0.8 => N = = 0.0116 (kW) Chọn ống thu bùn PVC (d = 42 mm) Chọn máy bơm chìm hút bùn Pentax DCT 310 Hình 3.4: Máy bơm chìm hút bùn Pentax DCT 310 ● ● ● ● ● ● ● ● Công suất: 2.2kW Điện áp: 380V Cột áp: 5.9 – 25.4m Lưu lượng: – 42 m3/h Nguồn điện: 380V (3 pha) Họng xả: 50 mm Tốc độ vòng quay: 1400 Xuất xứ: Italia 3.7.6 Lượng khơng khí cần thiết cho q trình cấp khí 3.7.6.1 Tính lượng khơng khí cần thiết - Lượng oxy theo lý thuyết: [2] Trong đó: No: Tổng nitơ đầu vào No = 66 g/m3 N: Tổng nitơ đầu N = 66 g/m3 F: hệ số chuyển đổi BOD COD, f = 0,45 ÷ 0,68 Chọn f = 0,6 1.42: Hệ số chuyển đổi từ sinh khối COD 4.57: Hệ số sử dụng oxi oxi hóa NH4+� NO3- Px: Lượng bùn hoạt tính sinh khử BOD theo VSS ngày, kg/ngày, Px = (kg/ngày) 31 - Oxi/ngày) Lượng oxy cần thiết điều kiện thực tế: Trong đó: Cs20: Nồng độ oxy bão hòa nước 20oC, Csh: nồng độ oxy bão hòa nước ứng với nhiệt độ 400C, Csh = 6.41 C: nồng độ oxy cần trì bể 🡺 chọn nhiệt độ làm việc : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải (do ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt) 🡺 Chọn - Lượng khơng khí cần thiết Trong fa : hệ số an tồn chọn : Cơng suất hòa tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối khí (tính theo gam oxy cho 1m3 khơng khí) Với: : Cơng suất hịa tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối tính theo gram oxy cho 1m3 khơng khí, độ sâu ngập nước h = 1m, phụ thuộc hệ thống phân phối khí Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ mịn [8, p.112] => h: Độ ngập nước thiết bị phân phối khí, chọn (gần sát đáy) ⇨ /ngày) = 2069,08 (m3/h) = 0,57 (m3/s) Chọn Đĩa phân phối khí OXYFLEX MT235 - inch: 32 Hình 3.5: Đĩa phân phối khí OXYFLEX MT300 - 12 inch: Tên sản phẩm: Đĩa phân phối khí OXYFLEX bọt mịn Kích thước: 350/300mm Lưu lượng thiết kế: l = – 10 m3/h Diện tích hoạt động bề mặt: 0.07 m2 Vật liệu màng: EPDM/SILICON Ren 27mm 34mm Khung: PP => Số đĩa cần phân phối bể là: N = = = 228 (đĩa) 3.7.6.2 Cách phân phối đĩa thổi khí bể aerotank Khí từ máy thổi khí dẫn qua ống vào bể aerotank (đặt dọc theo chiều cao bể) Mỗi đường ống dẫn khí vào bể chia làm đường ống phụ bố trí dọc theo chiều dài đáy bể phân phối khí cho đĩa đặt đáy bể SBR Số đĩa thổi khí bể 224 đĩa, chia làm 19 hàng, hàng 12 đĩa - Kích thước đường ống dẫn khí nhánh Theo phương trình dịng liên tục: ωoFo = nω1F1 Trong đó: ωo: vận tốc dịng khí ống Fo: tiết diện ống n: số lượng ống nhánh ω1: vận tốc dịng khí ống nhánh F1: tiết diện ống nhánh Để tránh tổn thất đường ống, ta thường chọn ωo = ω1 => Fo = nF1 =>do = nd1 Theo qui chuẩn đường ống ● ● ● ● ● ● ● 33 ● Ta chọn ống DN450, độ dày thành ống SCH10, tương đương với ống có đường kính ngồi 457,2 mm, độ dày 6,35 mm => đường kính ống 508 – x 6,35 = 495,3 (mm) ● Chọn ống nhánh DN40, độ dày thành ống SCH10, tương đương với ống có đường kính ngồi 48,26 mm, độ dày 2.769 mm => đường kính ống 48,26 – x 2,769 = 42,722 (mm) => 495,3 = 42,722n =>n = 12 (ống nhánh) - Tính lại vận tốc khí ống nhánh ống chính: Ta có: => v = = = 3,47 (m/s) Theo kích thước chiều rộng bể 8m ta bố trí sau: 12 ống nhánh, khoảng cách ống nhánh cách thành bể 0.5m, cách đáy bể 0.5m Khoảng cách ống nhánh là: l = = = 0.58 (m) Theo kích thước chiều dài bể 16 m, ống nhánh bố trí 19 đĩa phân phối, khoảng cách đĩa phân phối đến thành bể 0.5m Khoảng cách từ đáy bể đến đầu thổi khí 0.45 – 0.75, chọn 0.5m Khoảng cách đĩa phân phối khí là: l = = = 0,46 (m) 3.7.6.3 Cơng suất máy thổi khí cấp cho bể aerotank - Áp lực cần thiết máy thổi khí (Air- blower) tính theo mét cột nước: Hm = hd + hf + H [8] Trong đó: hd: tổn thất áp lực ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, tổn thất hd thường không 0,4m, chọn hd = 0,3m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, tổn thất hf thường không vượt 0,5m, chọn hf = 0,3m H: Chiều sâu bể, H = m => Hm = 0,3 + 0,3 + 5,5 = 6.1 (m) - Áp lực máy thổi khí là: Pm = = = 0,6 (atm) - Công suất máy thổi khí: P[()0.283 – 1] Trong đó: Pm: Cơng suất u cầu máy nén khí (kW) G: Trọng lượng dịng khơng khí (kg/s) G = x ρk = 0,57 x 1,14 = 0,65 (kg/s) R: số khí, khơng khí R = 8,314 kJ/k.mol oK T1: Nhiệt độ tuyệt đối khơng khí đầu vào = 273 + 40 = 313 K p1: Áp lực tuyệt đối khơng khí đầu vào = 1(atm) 34 p2: Áp lực tuyệt đối khơng khí đầu = Pm + = 0,6 + = 1,6 (atm) n = = = 0.283 khơng khí K = 1,395 29,7: hệ số chuyển đổi e: Hiệu suất máy từ 0,7 – 0,8, chọn e = 0,8 => P[()0.283 – 1] = 35,79 (kW) Ta sử dụng máy thổi khí cho bể, máy làm máy nghỉ Lựa chọn máy thổi khí Tsurumi RSR- 150mm sản xuất Nhật Bản Hình 3.6: Máy thổi khí Tsurumi RSR- 150mm Model: RSR 150 Ứng dụng: thổi khí cơng nghiệp Cơng suất : 7,5kW - 45kW Áp lực: 9.8 - 58.8 KPA Đường kính ống xả: 100mm Tốc độ Vòng quay: 1100 - 2120 V/P Lưu lượng máy: từ 0.4 m3/min (24m3/h) đến 67.5m3/min (4,050m3/h) Cột áp: từ 0.1 kg/cm2 (1,000mmAq) đến 0.8 kg/cm2 (8,000mmAq) Động Enertech sản xuất Úc ● ● ● ● ● ● ● ● 3.7.7 Lựa chọn ống dẫn nước thải vào bể máy khuấy chìm Bơm nước thải khỏi bể: Chọn ống PVC (d = 125mm), độ dày đường ống PN10, tương đương với đường kính 125 mm, độ dày ống mm => đường kính ống 125 – x = 113 (mm) => vận tốc nước ống là: v = = = 0,96 (m/s) Máy khuấy chìm: - Cơng suất máy khuấy chìm: Pr = Trong đó: V: Thể tích bể cần khuấy, V = 828,5 (m3) 35 Pu: Hệ số cơng suất máy khuấy chìm (W/m3) Thơng thường xử lí nước thải ta chọn Pu = 40 W/m3 k: hệ số hình dạng bể Do bể hình hình chữ nhật nên k = 1.2 => Pr = = 39,77 (kW) => sử dụng 10 máy khuấy chìm Tsurumi MR41NF4.0 Hình 3.8: Máy khuấy chìm Tsurmi MR41NF4.0 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Model: MR41NF4.0 Công suất: 4kW/380V Động cơ: cực, 710v/p Lưu lượng: 17,4 m3/min Đường kính cánh khuấy: 400mm Vật liệu: Thân inox + gang Cánh trục inox Cấp độ bảo vệ IP68 Nhiệt độ lưu chất 0-40 độ Nhà sản xuất: Tsurumi - Japan 3.8 Bể lắng Bể lắng đợt có nhiệm vụ lắng nước phần để xả nguồn tiếp nhận đặc bùn hoạt tính đến nồng độ định phần bể để bơm tuần hoàn lại bể aerotank Bể lắng lựa chọn bể lắng đứng - Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm: : Lưu lượng nước thải trung bình, m3/s Vtt: Tốc độ chuyển động nước ống trung tâm, không lớn 30 mm/s=0,03 m/s Diện tích tiết diện ướt bể lắng đứng mặt bằng: Trong đó: Với: - v: tốc độ chuyển động nước thải bể lắng đứng, v= 0,5-0,8 mm/s, lấy v=0,5 mm/s= 0,0005 m/s Diện tích tổng cộng bể lắng đứng đợt là: 36 Chọn đường kính bể lắng đợt 2: D = 7,35 m (lấy đường kính với bể lắng đợt 1) Diện tích bể bằng: - Số lượng bể lắng 2: n= = =2 - Đường kính ống trung tâm: Với f t: ? Máng thu nước: - Đường kính máng thu lấy 0,8 đường kính bể lắng: Dmáng = 0.8 x D = 0,8 x 7,35 = 5,88 (m) - Chiều dài máng thu tính theo cơng thức: L = π x Dmáng = π x 5,88 = 18,47 (m) 3.9 Bể nén bùn Bể nén bùn trọng lực có chức đặc bùn, giảm lưu lượng nước bùn từ giảm khối lượng thể tích bùn , tạo điều kiện lý tưởng cho trình xử lý bùn sau - Tổng lượng bùn dư trước vào bể nén bùn là: Wb = Wb(UASB) + Wb(Aerotank) = 3,9 + 8,02 = 11,92 (m3/ngày) = 0,5 (m3/h) - Lượng bùn hoạt tính dư dẫn đến bể nén bùn: Qbd = 0,5 x Wb = 0,5 x 0,5 = 0,25 (m3/h) - Diện tích hữu ích bể nén bùn là: = (m2) Trong v1: tốc độ chảy chất lỏng vùng lắng bể nén bùn kiểu lắng đứng, v1 = 0,01 (mm/s) [13] - Diện tích ống trung tâm bể nén đứng tính theo cơng thức: = 0,025 (m2) Trong v2: tốc độ chuyển động bùn ống trung tâm, v2 = 2,8 mm/s - Diện tích tổng cộng bể nén bùn đứng: F = + + 0,025 = 7,025 (m2) - Đường kính bể nén bùn: - Đường kính ống trung tâm: - ft: diện tích ống trung tâm bể Chiều cao phần lắng bể nén bùn: Với 37 Trong t: thời gian lắng bù, t = 10h theo bảng 3-12 [10] - Chiều cao phần hình nón bể lắng đứng: Trong đó, h2: Chiều cao lớp trung hịa, m h3: Chiều cao giả định lớp cặn bể, m D: Đường kính bể lắng, D=3 m dn: Đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, lấy dn= 0,3 m α: Góc nghiêng đáy bể lắng so với phương ngang, α=45o Chiều cao ống trung tâm lấy chiều cao tính tốn vùng lắng 3,6 m - Đường kính chiều cao miệng loe lấy 1,5 lần đường kính ống trung tâm - Đường kính hắt lấy 1,3 đường kính miệng loe: Chiều cao từ mặt hắt đến bề mặt lớp cặn 0,3 m - Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng: Trong đó: ho: Khoảng cách từ mực nước đến thành bể, lấy ho=0,4 m 38 ốc PHỤ LỤC Bảng 3.7 Thông số thiết kế song chắn rác Thơng số Góc nghiêng Góc mở rộng trước SCR Số khe hở SCR Bề rộng khe Bề rộng chắn Chiều rộng toàn SCR Chiều dài mở rộng trước SCR Chiều dài mở rộng sau SCR Chiều dài mương đặt SCR Chiều sâu mương sau SCR Số lượng chắn Ký hiệu α φ n b D Bs L1 Đơn vị Độ Độ khe mm mm mm mm Giá trị 60 20 49 15 10 1220 1000 L2 L H - mm mm mm Thanh 500 2860 709 48 Bảng 3.8 Thông số thiết kế bể lắng cát Thông số Chiều rộng Chiều dài Độ sâu Thời gian lưu Ký hiệu B L H T Đơn vị m m m Giờ Giá trị 25 2,5 1,5 Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể điều hịa Thơng số Kích thước bể Lượng khí cấp Ống dẫn khí Khoảng cách ống Đường kính ống dẫn khí Đường kính ống nhánh Đường kính lỗ ống Ký hiệu L x B x Hxd Qkk n R D d dlỗ Đơn vị m m /phút ống m mm mm mm Giá trị 18 x 11,6 x 4,5 12,5 2,23 200 32 39 Bảng 3.10 Thông số thiết kế bể lắng Thông số Diện tích ống trung tâm Diện tích bể lắng đứng Đường kính bể lắng đứng Đường kính ống trung tâm Chiều cao phần hình nón bể Chiều cao vùng lắng Chiều cao ống trung tâm Chiều cao tổng cộng bể lắng Thời gian lắng thực tế Ký hiệu f F D d hn htt H Ttt Đơn vị m2 m2 m m m m m m Giờ Giá trị 1,93 42,4 7,35 1,57 4,2 3,8 3,8 8,4 1,7 Bảng 3.11 Thơng số thiết kế bể UASB Thơng số Diện tích bể Chiều cao bể Chiều cao ngăn lắng Số vị trí phân phối nước Lượng bùn sinh Lượng khí sinh Ký hiệu F H Hlắng n Mbùn Vkhí Đơn vị m2 m m Kg bùn/ngày m3/ngày Giá trị 152,42 14 5,2 76 146,3 6612,62 Bảng 3.12 Thông số thiết kế bể Aerotank Thơng số Diện tích bể Chiều cao bể Lượng bùn tuần hoàn từ bể lắng Lượng khí cần cấp Ký hiệu F H QT Đơn vị m2 m m3/h Giá trị 128 81,02 Mbùn m3/s 0,57 Bảng 3.13 Thông số thiết kế bể lắng Thơng số Diện tích ống trung tâm Diện tích bể lắng đứng Đường kính bể lắng đứng Đường kính ống trung tâm Chiều cao phần hình nón bể Chiều cao vùng lắng Ký hiệu f F D d hn htt Đơn vị m2 m2 m m m m Giá trị 0,96 57,88 7,35 1,1 3,4 3,8 40 Chiều cao ống trung tâm Chiều cao tổng cộng bể lắng Thời gian lắng thực tế H Ttt m m Giờ 3,8 8,2 3,3 41 Tài liệu tham khảo Hoàng Kim Anh, Ngơ Kế Sương, Nguyễn Xích Liên, Tinh bột sắn sản phẩm từ tinh bột sắn, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005 Ngô Minh Công, Luận văn thạc sỹ khoa học “Nghiên cứu, khảo sát, thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn công ty cổ phần sắn Sơn Sơn”, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2009 Đoàn Thị Thanh Duyên, Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu ảnh hưởng Cyanide (CN) sắn cao sản đến hiệu xử lý nước thải sản xuất tinh bột hệ thống UASB thu biogas”, ĐHBKHN, 2006 Nguyễn Thị Tường Chi, Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu trạng ô nhiễm công nghệ lên men metan nước thải chế biến tinh bột sắn số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội”, Trường Đại học KHTN, 2013 Nguyễn Thị Thuý Hà, Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu trạng môi trường ngành chế biến tinh bột sắn, đề xuất giải pháp giảm thiểu môi trường, nâng cấp cải tạo hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Đaklak”, ĐHBKHN, 2004 QCVN 63:2017/BTNMT Cổng thông tin điện tử tỉnh Bình Phước: https://binhphuoc.gov.vn/vi/news/tin-noi-bat/kim-ngach-xuat-khau-sanva-san-pham-san-tang-truong-duong-trong-nam-2020-24006.html Trịnh Xn Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2009 Dự án hỗ trợ nông nghiệp cacbon thấp, Sổ tay hướng dẫn xây dựng lắp đặt cơng trình khí sinh học quy mô vừa lớn công nghệ phủ bạt HDPE, NXB Lao Động, 2016 10 Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh, 2008 11 Wadjeam, P., Reungsang, A., Imai, T., & Plangklang, P, Wadjeam, P., Reungsang, A., Imai, T., & Plangklang, P, Co-digestion of cassava starch wastewater with buffalo dung for bio-hydrogen production International Journal of Hydrogen Energy, 2019 12 Metcalf & Eddy (2014), Wastewater Engineering Treatment and Resource recovery 4th&5th, NXB McGraw-Hill 13 Bộ xây dựng, TCXDVN 51:2008 Thoát nước- Mạng lưới cơng trình bên ngồi- Tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội, 2008 14 Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2004 42 15 Vũ Đức Thắng, Trần Lệ Minh, Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp giàu hợp chất hữu thiết bị EGSB, Bộ Công thương, 2013 43 ... lưu lượng nước thải tương đối lớn Bảng 2.1 Thông số thiết kế trạm xử lý nước thải tinh bột sắn công suất 100 tinh bột/ ngày Chỉ tiêu Đơn vị - Nước thải trước xử lý 4,3 Nước thải sau xử lý (theo... để xử lý nước thải sở chế biến tinh bột sắn Công nghệ lựa chọn để xử lý nước thải sở chế biến tinh bột sắn Công nghệ 2- Xử lý kết hợp UASB aerotank, lý đây: - Hàm lượng chất rắn lơ lửng nước thải. .. 0,1 Lưu lượng m3/ sản phẩm 25-38 10-13 5,5 – Chú thích: ● Nước thải 1: Nước thải trình sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp ● Nước thải 2: Nước thải trình sản xuất tinh bột sắn quy mô làng